KR100698221B1 - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 압축기 내부에서 발생되는 냉매와 오일간의 층분리 현상을 방지할 수 있도록 하는 공기조화기의 압축기 오일 회수장치를 제공하고자 한 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 실외기에 설치되고, 그 내부의 압력 및 온도를 측정하기 위한 압력센서 및 온도센서가 구비된 적어도 하나의 압축기와, 상기 압축기와 연결되어 토출되는 냉매에서 오일을 분리하는 오일 분리기와, 일단은 오일분리기에 연결되고 타단은 오일 회수관에 연결되어 오일 분리기로부터 분리된 오일을 압축기로 제공하는 모세관을 포함하여 이루어진 공기조화의 압축기 오일 회수장치에 있어서; 상기 압축기 내부에 냉매가 과다하게 증가될 경우, 증가된 냉매량에 비례하도록 압축기로 오일을 제공하여 냉매와 오일간의 층분리되는 현상을 방지하기 위한 층분리 방지부를 더 포함하여 이루어진 공기조화기의 압축기 오일 회수장치를 제공한다.

공기조화기, 압축기, 오일 회수장치, 오일탱크

Description

공기조화기 및 그 제어방법{Air conditioner and Controlling method for the same}

도 1은 종래의 공기조화기의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도

도 2는 종래의 압력-온도-냉매 량에 대한 조합 곡선을 나타낸 그래프

도 3은 종래의 공기조화기의 문제점을 나타낸 개략도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압축기 내부에 부족한 오일을 공급해주는 상태를 나타낸 구성도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100: 실외기 150: 압축기

151: 온도센서 153: 압력센서

200: 실내기 310: 오일분리기

311: 냉매 토출배관 312: 모세관

610: 오일탱크 611: 연결관

630: 오일 회수관 650: 솔레노이드 밸브

670: 스트레이너

본 발명은 공기 조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게 공기조화기의 압축기 오일 회수 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 과정을 수행함에 따라 실내 공간을 냉방 또는/및 난방 하는 장치이다. 이러한 공기조화기는 냉매사이클을 일 방향으로만 가동하여 실내에 냉기를 공급하는 냉방용 공기조화기와, 냉매사이클을 양 방향으로 선택적으로 가동하여 실내에 냉기 또는 온기를 공급하는 냉난방용 공기조화기로 구분된다.

또한, 한대의 실외기에 한대의 실내기가 연결되는 통상적인 공기조화기와, 한대의 실외기에 다수대의 실내기가 연결되는 멀티형 공기조화기로 구분된다. 한편, 상기 멀티형 공기조화기는 적어도 한대 이상의 실외기를 갖는 공기조화기로도 구성할 수 있다.

도 1를 참조하여 종래의 공기조화기의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 공기조화기는 실외에 제공되는 실외기(100)와, 실외기(100)와 연결되어 실내에 제공되는 실내기(200)와, 실내기(200)의 부하에 대응하도록 적어도 하나 이상 구비된 압축기(150)와, 상기 압축기(150)의 냉매 토출 배관(311)에 연결되어 각 압축기(150)로부터 토출되는 냉매 속에 포함된 오일을 분리하는 오일분리기(310)를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 실외기(100)는 실외의 공기를 내부로 흡입시킨 후 다시 실외로 토출시키는 실외 송풍기(110)와, 상기 실외 송풍기(110)에 의해 흡입된 공기를 냉매와 열 교환시키는 실외 열교환기(130)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 실내기(200)는 실내의 공기를 실내기(200) 내부로 흡입한 후 실내로 다시 토출시키는 실내 송풍기(210)와, 실내기(210) 내로 흡입된 공기를 냉매와 열 교환시켜 냉각 또는 가열시키는 실내 열교환기(230)를 포함하여 이루어진다.

한편, 상기 압축기(150)는 저온 저압의 기체 냉매를 흡입하고 흡입된 냉매를 압축하여 고온 고압으로 변환된 기체 냉매를 토출하는 장치이다. 상기 압축기(150)는 고온 고압의 기체 냉매를 토출할 때 압축기(150) 내부의 오일이 냉매와 함께 토출된다. 상기 압축기(150)에서 토출되는 냉매 속에 포함된 오일은 상기 오일분리기(310)에서 분리되어 모세관(312)을 통해 다시 각 압축기(150)로 재유입되고, 냉매는 사이클을 순환하게 된다.

그러나, 종래의 공기조화기는 다음과 같은 문제점이 있었다.

도 2는 온도-압력-냉매의 량에 대한 조합 곡선을 나타낸 것으로서, 포물선의 내측 영역은 압축기 내부의 냉매와 오일간에 층분리 현상이 발생되는 영역을 나타낸 것이고, 외측 영역은 층분리 되지 않는 영역을 나타낸 것이다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 공기조화기의 난방운전 시, 실외 온도가 매우 낮은 경우 예를 들면, -10℃ 이하가 되어 압축기 내부에 냉매과 과도하게 증가된 경우 및 압축기 내부의 압력이 순간적으로 낮아져 압축기(150) 내부에 냉매 량이 증가될 경우, (a)(b)와 같은 비층분리 영역에서 (c)와 같은 층분리 영역에 속 하게 된다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 압축기(150) 내부에서 오일과 냉매가 층 분리되는 현상이 발생하게 되고, 상기 층 분리 현상으로 인하여 압축기(150) 상부로 오일이 원할하게 공급되지 못해 압축기(150)의 오작동 및 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 공기조화기의 압축기 내부에서 발생되는 냉매와 오일간의 층분리 현상을 방지할 수 있도록 하는 공기조화기의 압축기 오일 회수장치를 제공하고자 한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실외기에 설치되고, 그 내부의 압력 및 온도를 측정하기 위한 압력센서 및 온도센서가 구비된 적어도 하나의 압축기와, 상기 압축기와 연결되어 토출되는 냉매에서 오일을 분리하는 오일 분리기와, 일단은 오일분리기에 연결되고 타단은 오일 회수관에 연결되어 오일 분리기로부터 분리된 오일을 압축기로 제공하는 모세관을 포함하여 이루어진 공기조화의 압축기 오일 회수장치에 있어서; 상기 압축기 내부에 냉매가 과다하게 증가될 경우, 증가된 냉매량에 비례하도록 압축기로 오일을 제공하여 냉매와 오일간의 층분리되는 현상을 방지하기 위한 층분리 방지부를 더 포함하여 이루어진 공기조화기의 압축기 오일 회수장치를 제공한다.

여기서, 상기 층분리 방지부는 상기 오일분리기와 연결되어 상기 오일 분리 기에서 분리된 오일을 저정하여 선택적으로 압축기 내부로 오일을 공급하기 위한 오일탱크와, 일단은 오일탱크에 연결되고 타단은 압축기에 연결되어 오일탱크에 저장된 오일을 압축기 내부로 안내하여 압축기 내부에서 냉매와 오일이 분리되는 현상을 방지하는 오일 회수관과, 상기 오일 회수관 상에 제공되어 오일탱크로부터 토출되는 오일을 선택적으로 단속하기 위한 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어질 수 있다.

한편, 상기 오일 회수관 상에는 오일 회수관을 통해 유동되는 오일에 포함된 이물질을 제거하기 위한 스트레이너가 더 포함되어 구성될 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 난방 운전시 실외온도가 급격히 낮아져 액체 냉매가 압축기 내부로 과다하게 유입되거나, 압축기의 내부 압력이 순간적으로 낮아져 액체 냉매 량이 과도하게 증가되는 경우 증가된 냉매 량에 비례하도록 오일분리기의 오일과 저장탱크에 저장된 오일을 압축기로 공급하여 압축기 내부에서 냉매와 오일이 분리되는 현상을 방지하도록 수행됨을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 오일 회수방법을 제공한다.

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 층분리 방지부를 통해 압축기로 오일이 유동되는 상태를 나타탠 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는 크게 실외기(100)와, 실내기(200)와, 오일 회수장치 그리고, 층분리 방지부를 포함하여 이루어진다.

상기 실외기(100)는 실외의 공기를 내부로 흡입시킨 후 다시 실외로 토출시키는 실외 송풍기(110)와, 상기 실외 송풍기(110)에 의해 흡입된 공기를 냉매와 열 교환시키는 실외 열교환기(130)와, 냉매를 압축하는 압축기(150)를 포함하여 이루어진다.

상기 실내기(200)는 실내의 공기를 실내기(200) 내부로 흡입한 후 실내로 다시 토출시키는 실내 송풍기(210)와, 실내기(210) 내로 흡입된 공기를 냉매와 열 교환시켜 냉각 또는 가열시키는 실내 열교환기(230)를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 실내기(200)와 실외기(100) 그리고, 압축기(150)는 냉매배관을 통해 연결되고, 압축기(150)로부터 토출된 냉매는 상기 냉매토출배관(331)을 통해 오일분리기로 유동된다.

여기기, 상기 냉매배관은 오일분리기와 상기 실내기를 연결하는 제1냉매배관(410)과, 상기 실내기와 실외기를 연결하는 제2냉매배(430)관 그리고, 상기 실외기와 압축기를 연결하는 제3냉매배관(450)을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 멀티형 공기조화기는 상기 실외 열교환기(110)와 실내 열교환기(210) 사이의 냉매배관(430)에 제공되어 실외 열교환기(110) 또는 실내 열교환기(210)를 통과한 냉매를 저온, 저압으로 팽창시키는 전자 팽창밸브(470)를 더 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 오일 회수장치는 상기 압축기(150)와 연결되어 토출되는 냉매에서 오일을 분리하는 오일 분리기(310)와, 일단은 오일분리기(310)에 연결되고 타단은 압축기(150)의 하부에 연결되어 오일 분리기(310)로부터 분리된 오일을 압축기(150)로 재공급하는 모세관(312)을 포함하여 이루어진다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 층 분리 방지부는 상기 압축기(150) 내부에 냉매가 과다하게 증가하여 냉매와 오일이 층분리되는 현상을 방지하기 위해 제공된 것이다.

상기 층분리 방지부는 예를 들면, 상기 오일분리기(310)와 연결되어 상기 오일 분리기에서 분리된 오일의 일부를 저정하여 선택적으로 압축기(150) 내부로 오일을 공급하기 위한 오일탱크(610)와, 일단은 오일탱크(610)에 연결되고 타단은 모세관(312)과 연결되어 오일탱크(610)에 저장된 오일을 압축기(150) 내부로 안내하는 오일 회수관(630) 그리고, 상기 오일 회수관(630) 상에 제공되어 오일탱크(610)로부터 토출되는 오일을 선택적으로 단속하기 위한 솔레노이드 밸브(650)를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 오일분리기(310)의 오일을 압축기로 안내하는 모세관(312)의 상단부와 오일탱크(610) 사이에는 오일분리기(310)를 통해 유동되는 오일의 일부를 오일탱크(610)로 안내하기 위한 연결관(611)이 설치된다.

한편, 상기 오일 회수관(630) 상에는 오일 회수관(630)을 통해 유동되는 오일에 포함된 이물질을 제거하기 위한 스트레이너(670)가 더 포함되어 구성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 오일 회수방법은 난방 운전시 실외온도가 급격히 낮아져 액체 냉매가 압축기 내부로 과다하게 유입되거나, 압축기의 내부 압력이 순간적으로 낮아져 액체 냉매 량이 과도하게 증가되는 경우 증가된 냉매 량에 비례하도록 오일분리기의 오일과 저장탱크에 저장된 오일을 압축기로 공급하여 압축기 내부에서 냉매와 오일이 분리되는 현상을 방지하도록 수행된다.

이와 같이 구성된 공기조화기의 압축기(150)오일 회수방법 및 이에 따른 작용을 설명하면 이하와 같다.

먼저, 실외기(100)의 압축기(150)를 구동시키게 되면, 상기 압축기(150)는 냉매를 고온, 고압으로 압축하여 내부의 오일과 함께 냉매 배출배관(311)으로 토출하고, 토출된 냉매와 오일은 상기 각 오일 분리기(310)로 유입된다.

다음, 상기 각 오일 분리기(310)로 유입된 냉매와 오일은 오일 분리기(310) 내에서 분리된 후, 냉매는 실내 열교환기(210) 및 실외 열교환기(110)를 지나 압축기(150)로 재 유입되고, 오일은 일부는 모세관(312)을 통해 압축기(150)로 재유입되고, 일부는 오일탱크(610)에 저장된다.

한편, 난방 운전시 실외온도가 급격히 낮아지게 되어, 압축기(150) 내부로 액체 냉매가 과다하게 증가되거나, 압축기(150) 내부의 압력이 순간적으로 낮아져 압축기(150) 내부로 액체 냉매가 과다하게 증가될 경우에는 압축기(150) 하부에 존재하는 오일과 냉매 간에 층분리되는 현상이 발생하게 된다.

이때, 온도센서(151)가 실외온도가 급격이 낮아지게 된 상태를 감지하거나 압 력센서(153)가 압축기(150)의 압력이 순간적으로 낮아진 상태를 감지하게되면, 온도센서(151) 및 압력센서(153)로부터 감지된 신호는 마이컴(미도시)으로 전달된다.

이때, 마이컴은 압축기(150) 내부로 액체 냉매가 과다하게 증가된 상태라고 인식하여 오일 회수관(630) 상에 설치된 솔레노이드 밸브(650)를 개방시킨다.

다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 마이컴은 압축기(150) 내부에 냉매가 과도하게 증가된 만큼에 비례하도록 오일탱크(610)에 저장된 오일을 오일 회수관(630)을 통하여 압축기(150)로 공급하여 오일 량을 증가시킨다.

따라서, 상기 압축기(150) 내부에 냉매의 증가 량에 비례하는 오일을 공급할 수 있기 때문에 압축기(150) 내부에 냉매와 오일간의 층분리 현상을 방지할 수 있다.

상기에서 몇몇의 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 따라서 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.

이상 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기는 압축기 오일 회수장치에 층분리 방지부가 구비된 것에 의해 압축기 내부에서 냉매와 오일이 층분리되는 현상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

따라서, 층분리 현상이 방지되는 것에 의해 압축기의 오작동 및 파손을 방지 하는 효과를 가진다.

Claims (6)

1. 냉매의 압축을 위하여, 실외기에 설치되는 압축기;

   상기 압축기 내부의 압력을 측정하기 위한 압력센서 또는 실외온도를 측정하기 위한 온도센서;

   상기 압축기와 연결되어 상기 압축기에서 토출되는 냉매 중에 포함된 오일을 분리하는 오일 분리기;

   상기 오일 분리기로부터 분리된 오일의 일부를 상기 압축기로 제공하는 모세관; 그리고,

   상기 오일 분리기로부터 분리된 오일의 일부를 저장하여 선택적으로 압축기로 공급하기 위한 오일탱크와, 상기 압력센서 또는 온도센서에서 감지된 신호를 바탕으로 상기 압축기 내부에 유입되는 냉매량에 비례하도록 상기 오일탱크에 저장된 오일을 압축기로 공급하기 위한 마이컴을 갖는 층분리 방지부를 포함하는 공기조화기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 층분리 방지부는 일단은 오일탱크에 연결되고 타단은 상기 압축기와 연결되는 오일 회수관, 상기 오일 회수관 상에 설치되어 상기 오일탱크로부터 토출되는 오일을 선택적으로 단속하기 위한 솔레노이드 밸브를 더 포함하는 공기조화기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 오일에 포함된 이물질을 제거하기 위하여, 상기 오일 회수관 상에 설치되는 스트레이너를 더 포함하는 공기조화기.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 모세관의 일측은 상기 오일 분리기와 오일탱크를 잇는 연결관과 연결되고, 상기 모세관의 타측은 상기 오일 회수관과 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 실외온도를 측정하거나 압축기의 내부압력을 측정하는 단계;

   상기 실외온도 또는 압축기의 압력변화로 인하여 압축기에 유입되는 냉매증가량을 인식하는 단계; 그리고,

   상기 냉매 증가량에 비례하여 오일탱크에 저장된 오일을 압축기로 선택적으로 공급하는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
6. 제5항에 있어서,

   오일이 상기 오일탱크에서 압축기로 공급되기 전에 상기 오일에 포함된 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.

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